客座文章：关于去中心化物理基础设施网络（DePIN）

由Hashkey Tokenisation的王普宇和邹川伟撰写，IoTeX的安德鲁·劳翻译

如果我们能够以极低的成本购买标准化的小设备（如无线路由器），并且这些设备能够与附近的相似设备进行通信和联网，即使那些是由不同国家和地区的人购买的，从而形成巨大的物理基础设施网络（如存储、通信、数据网络等），这会给行业带来什么变化？有了标准化的小设备，任何人都可以成为网络的共同建设者，同时拥有网络的利益权和治理权。而对用户来说，他们可以随时随地使用这些网络或数据服务，无需许可且成本极低。用户对网络或数据服务的高频使用也可以持续为网络建设者带来被动收入。没有集中机构的组织和协调，或复杂的审批流程，一个巨大的人民拥有的基础设施网络就建立起来了。这似乎很难实现，但它正在我们周围迅速发生。这种新型经济活动有一个新名词——去中心化物理基础设施网络（DePIN）。

I. 什么是 DePIN?

DePIN是基于PoPW（物理工作证明）、MachineFi等基础上衍生出的新Web3术语。DePIN（去中心化物理基础设施网络）指的是通过代币经济激励和协调社区成员以启动各种物理基础设施网络，遵循“贡献越多，奖励越多”的原则。

了解更多：什么是去中心化物理基础设施网络（DePIN）？

Messari将DePIN行业分为两个主要部分：1）包含无线、地理空间、移动和能源网络的物理资源网络；2）包括存储、计算和带宽网络的数字资源网络。

II. 为什么选择 DePIN?

在构建数字基础设施时，DePIN充分利用了加密货币在分布式组织中的优势，采用自下而上、低成本和高效的组织方式实现网络快速扩展，克服了自上而下方法带来的高支出和低效率的固有问题。

1. 传统的集中式物理基础设施网络（CePIN）

基础设施网络的建设通常涉及高成本和多年时间。例如，从2017年到2021年底，中国累计建设并开通了142.5万个5G基站，耗资1849亿元人民币。

1. 去中心化物理基础设施网络（DePIN）

在短短31个月内，Helium以分布式的方式部署了833,000个小基站（热区），覆盖了175个国家，并保持了每月30,000个热区的增长率。与CePIN相比，DePIN的初始建设成本可以忽略不计。

不对Helium的商业模式是否成功进行判断，Helium在过去3年中每月30,000个热区的持续增长率以及几乎可以忽略的运营成本证明了DePIN范式的可行性。

III. 如何部署 DePIN？

我们进一步从两个方面探讨如何部署DePIN——DePIN生态系统的组成元素和经济模型。

DePIN经济的基本组成部分

DePIN生态系统的六个基本组成部分包括物理硬件、激励机制、共识协议、贡献者、代币和DAO社区。

A. 物理硬件

物理硬件可以定义为去中心化物理基础设施网络单元（DePIN Unit，DU），通常是一个物联网设备，将物理世界与去中心化物理基础设施网络中的数字世界连接起来。以市场上快速增长的项目为例，分布式街景映射的DU，例如Hivemapper，是一个标准化的行车记录仪；LoRaWAN网络的DU，例如Helium，是一个网络矿工（热点）；可再生能源网络的DU，例如Arkreen，是一个太阳能光伏面板。为了确保来自不同地区、背景和共识的贡献者能够无缝参与DePIN的建设，DU尽可能满足以下条件：

• DU应标准化和即插即用
• 贡献者不应频繁维护DU
• DU成本应与网络规模成反比，即DU成本应尽量降低。目前不同项目的DU价格控制在200-500美元之间。

B. 激励机制

激励机制是DePIN项目快速增长的关键。项目需要将激励机制与贡献者的行为目标对齐，以实现可扩展的基础设施网络发展。此外，项目首先需要根据基础设施类型制定适当的奖励标准，以支持基础设施的可扩展发展。例如，为了扩大网络的覆盖区域，Helium在网络覆盖密度较低的地区的奖励高于在覆盖密度较高的地区。为了防止不当行为，过低覆盖密度的地区也无法获得奖励。因此，为了获得更高的回报，理性的矿工通常会选择在中等密度的区域部署Helium矿工。同样，Arkreen根据发电能力激励贡献者，因此理性的贡献者会在理想的阳光位置安装矿工。一般而言，激励机制的设计需要遵循以下原则：

• 项目应有明确的整体目标和子目标。只有一个整体目标，但可以有多个子目标。但每增加一个子目标，理解项目的难度就会指数级增加。
• 不同的贡献者应有明确的行为奖励标准（X to Earn）。贡献者的类型不应过多，每增加一个X to Earn会增加系统的复杂性。
• 分配数量应根据市场总流通量制定规则，避免代币过量发行导致价格下跌。

C. 共识机制

CePIN在中央机构的绝对控制下部署和发展。但DePIN是分布式的、无需信任的和匿名的，没有中央机构进行组织和协调，因此需要共识机制来帮助所有参与者达成共识，确保网络的安全性和可持续性。我们所指的网络安全性和可持续性有两个层面。第一层是由不同设备互联形成的基础设施网络的安全性和可持续性，即设备是否能够形成基础设施网络并确保其安全和正常运行。这属于项目方在启动DePIN项目之前需要全面评估的技术问题。第二层是指区块链经济活动层面的网络安全性和可持续性，包括验证物理世界DU的真实性和链上DU数据的可靠性。如图3所示，区块链上的经济活动数据在上链后只能保证不可篡改，但不能保证链上数据的真实性。例如，如果设备端数据在上链之前被篡改和伪造，那么在上链后，仅能保证数据不再被篡改，但不能保证数据的真实性。因此，我们需要验证者的角色在设备数据上链之前验证数据的真实性。只有所有贡献者认可的数据才能上链，以确保生态系统的可持续性。

此处对共识机制的讨论仅针对第二层，即区块链经济活动层的网络安全性和可持续性，包括两个方面：首先，是链上记账的公平性和准确性，这是去中心化协作的基础和生命线；其次，是网络上各个节点或数据的真实性，以防止恶意行为者改变节点位置或发送虚假数据来欺诈生态奖励。前者是项目方在准备建设自己的区块链时需要考虑的问题，例如 PoW 或 PoS 共识。后者是所有 DePIN 项目方在从技术和算法角度设计共识机制时需要考虑的内容。例如，Arkreen 项目采用了绿色能源生产证明（PoGG）共识机制，流程大致如下：首先，所有 DU 每 5 分钟采样 PoGG 数据并在本地缓存，每小时向 Arkreen 网络报告 12 条记录。其次，在上一个奖励周期结束后，Arkreen 网络使用 VRF（可验证随机函数）方法生成一个随机值，结合当前周期 DU 属性，筛选出在当前周期有机会获得奖励的矿工。接下来，Arkreen 网络验证 PoGG 数据的可信度，并剔除被判定为伪造数据的 DU。最后，依据符合条件的 DU 权重分配当前周期的奖励。通过上述 PoGG 方法，Arkreen 确保了网络数据的真实性和可靠性。一般来说，DePIN 共识机制的设计需要遵循以下原则：

• DePIN 共识机制设计遵循物理工作证明原则
• 证明是共识方法，物理工作是共识对象，例如 Helium 的物理工作是覆盖，Filecoin 的物理工作是复制和时空
• 为了实现系统自我组织和维持系统可持续性，DePIN 项目所需的物理工作需要反复验证
• 证明设计没有最佳解决方案，需从技术和算法层面设计，验证物理工作的方法需要长期迭代和验证
• 所有共识规则嵌入在 DU 芯片中，共识过程自动完成，无需 DU 拥有者操作，但任何人都可以验证共识过程的真实性和可靠性。

D. 贡献者

贡献者通常分为以下六类：

• DePIN 项目发起人：DePIN 通常有一个机构或几个人作为项目发起人。他们负责初期 DU 技术开发、系统开发、链上合约部署、DePIN 社区建设等。在代币分配中，DePIN 项目发起人保留一定比例的代币作为奖励。
• DU 拥有者：DU 是通过社区指定渠道购买的标准化小设备。DU 拥有者也称为矿工。根据共同目标，DU 拥有者可以在当前回报较高的位置安装设备，以参与网络建设，这个过程称为 DePIN 挖矿。
• DU 真实性验证者：在一个无需信任的环境中，确保不同矿工持有的设备按系统规则正常运行非常重要。这对物理基础设施网络的稳定性有着非常重要的影响。仅链式关联设备数据只能确保数据上链后的不可变性，但无法保证链上数据的真实性。因此，需要验证者的角色参与按特殊规则验证设备数据的真实性。只有所有贡献者认可的数据才能上链，以确保生态系统的可持续发展。
• 社区治理者：在去中心化协作下，公平、开放和透明在治理中至关重要。为了防止治理不当，治理者通常需要抵押一定数量的代币。治理权与抵押的代币数量和抵押时间相关，实现治理者与生态系统之间的强绑定关系。
• 项目投资者：与传统企业一样，项目仍然依赖外部投资机构对项目发起人在代币发行前的技术和商业支出的支持。投资机构通常通过项目发起人的股权或项目代币分配获得奖励。对于股权，投资机构需要在项目发起人 IPO 后退出，或项目方通过未来收入或股权代币化通过 STO 发行退出。对于项目代币分配，代币通常在 2-4 年内线性解锁。
• 其他：项目方通常保留 3-5% 的代币来奖励生态系统顾问，或奖励发现系统技术漏洞的机构或个人。贡献者类型可能根据项目类型而有所不同。

E. 代币

如果共识是链上项目的基础，那么代币就是经济系统的生命线。从Web3项目想法、技术开发到后来的运营、生态发展、社区等，所有的价值都会体现在代币上。使用肖峰博士的“三代代币”模型来理解DePIN项目——NFT是DU的数字证明，效用代币代表DePIN的使用权，而证券代币代表实体的股权（创始机构、DU制造商或其他）。在DePIN项目中，通常会使用一两个效用代币来捕捉生态价值，具有以下特征：

• 代币通常通过奖励或空投免费发放给贡献者。
• 代币的发行率需要与总经济活动的增长率相匹配。
• 代币在生态系统中用作支付工具或治理凭证。
• 代币通过交易费用、创始团队的回购等方式回流。一部分回流的代币按照规则被销毁，从而使总供应量持续减少，实现经济系统处于通货紧缩状态。
• 代币捕捉的价值来自现实世界资产（RWA）。价格因高频二级市场交易而波动。为了让参与者专注于经济活动本身，代币的资产和货币功能通常是分开的，以隔离价格波动对市场应用端的影响。一种典型的做法是锚定一个美元稳定币进行支付，而这类稳定币只能通过销毁资产功能的效用代币来获得。

F. DAO 社区

在去中心化自组织的DAO模型中，任何人都可以随时发起各种提议，促进DePIN项目的发展或参与各项事务的决策投票。为了防止治理攻击，参与提案或投票的治理者通常与DePIN项目有着强烈的绑定关系。也就是说，任何导致损失的负面治理需由治理者承担。一种典型的做法是根据质押的效用代币的数量和时间来确定治理者的权利。DePIN DAO社区通常需要治理以下内容：

• 对合格DU供应商名单的投票
• DePIN技术实施提案和投票
• 影响DePIN经济模型的参数的提案和投票
• 经济模型迭代的提案和投票

经济模型

在互联网平台经济中，人们习惯于讨论商业模型，但很少讨论经济模型。有些人甚至混淆了商业模型和经济模型的概念。然而，在Web3经济系统中，我们可以看到这两个概念之间的本质区别，因为每个Web3项目都有自己的货币系统。在Web3项目中，商业模型描述了一个项目如何创造、交付和捕获价值，而经济模型描述了代币自身的供需模型和货币政策模型。Web3经济模型和商业模型并不是独立的，因为经济模型需要商业模型来承载，而商业模型决定了如何调节经济模型。Ontology首席经济学家邹传伟博士将经济模型设计分为以下步骤：

• 思考经济故事
• 细化经济模型的“支架”
• 确定代币化的对象和用例，包括支付工具
• 确定公共产品的融资机制
• 在去中心化、无信任环境中制定各参与者的激励机制
• 确定价值捕获的有效性
• 选择代币的二级市场并评估其影响
• 细化经济模型的细节，并根据用户需求和风险控制不断迭代。在设计DePIN经济模型时，以下9个问题帮助项目和专业人士思考如何设计经济模型：
• 项目的路线图是什么？
• 在网络上支持哪些商品的流通？
• 相关商品的供应者和需求者是谁？他们的最大利益目标是什么？
• 代币在商品流通中扮演什么角色？
• 代币如何发行？如何体现物理工作证明原则？
• 代币的用途是什么？以及它是如何回流的？
• 如何激励早期贡献者？
• 通过DAO希望达到什么目的？
• 网络中存在哪些不稳定因素？

IV. 总结

DePIN通过代币以现实世界资产（RWA）的形式捕捉物理基础设施的价值。以一种自下而上的自组织方式，它通过经济机制吸引用户，充分发挥分布式经济的规模经济。相比之下，DePIN仍处于非常早期的阶段，其商业模型和经济模型有望迅速演变。尽管DePIN向我们展示了许多可能性，但它并非万能。通过研究像Helium和Filecoin这样的早期项目，我们可以发现，现有商业模型和技术壁垒仍然存在需要克服的挑战，并且并不适用于所有场景。总结如下：

1. DePIN 适合单一基础设施场景，避免多场景迭代，即避免 "两全其美"。由于 DePIN 涉及物理设备之间的互动，因此项目目标和参与规则应尽可能简化，以降低理解的门槛，避免因复杂规则导致的理解偏差，并避免贡献者的行为与整体项目目标相悖的情况。
2. 如果在物理基础设施网络的建设中涉及人类管理和操作的环节，则 DePIN 模型不适用。从供应链中的四个流（贸易流、物流流、资金流、信息流）来看，只有 DU 买卖环节的物流部分可以在链上完成，以减少建设分布式物理基础设施网络中的摩擦。每增加一项链外活动意味着需要以集中方式解决 DePIN 经济活动中的一些摩擦，这可能会削弱分布式业务的规模经济。
3. 在项目发展的初始阶段，难以展示分布式经济的规模经济。只有当网络超过某个阈值（称为 "临界质量"）时，才能展示分布式组织在规模扩展和价值创造方面的优势。如图 4 所示，只有在达到临界质量（两条线的第二个交点）后，才能实现分布式组织在规模扩展和价值创造方面的优势。因此，在达到临界质量之前，DePIN 项目仍然依赖核心团队以弱集中的方式部署 DePIN 节点并推广网络。达到临界质量后，核心团队通常会过渡到社区，网络治理同时交给社区治理，以分布式方式实现增长，从而增强网络效应。

此外，目前 DePIN 的发展仍然局限于网络建设阶段，需求端的通用应用尚未开启。未来，DePIN 项目在推进需求端时会遇到什么样的问题和瓶颈，以及在 DePIN 生态系统的商业和经济循环真正连接之前，仍有待观察。

来源： 前瞻新闻网

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